[发明专利]古代河流沉积的原始河道比降分析方法、装置及设备

权利要求书

1.一种古代河流沉积的原始河道比降分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

a选取保存完整的河道，测量河床上的沉积物密度、沉积物粒度中值、河水密度以及河道满岸深度；

b基于所述步骤a中的沉积物密度和河水密度，计算沉积物有效相对密度；

c基于所述步骤b中的沉积物有效相对密度以及所述步骤a中的沉积物粒度中值，计算满岸水深条件下沉积物的颗粒雷诺数；

d基于所述步骤c中的满岸水深条件下沉积物的颗粒雷诺数，计算沉积物的临界启动应力；

e基于所述步骤d中的沉积物的临界启动应力，计算河床临界水流速度；

f基于所述步骤e中的河床临界水流速度以及所述步骤a中的河道满岸深度，计算河道横截面水流平均速度；

g基于所述步骤f中的河道横截面水流平均速度以及所述步骤a中的河道满岸深度，计算原始河道比降。

2.根据权利要求1所述的古代河流沉积的原始河道比降分析方法，其特征在于，所述步骤b中沉积物有效相对密度R的计算公式如下：

式中，ρ_s为沉积物密度；ρ为河水密度。

3.根据权利要求2所述的古代河流沉积的原始河道比降分析方法，其特征在于，所述步骤c中满岸水深条件下沉积物的颗粒雷诺数R_p的计算公式如下：

式中，D_b50为河床底界面沉积物粒度中值；g为重力加速度；R为沉积物有效相对密度；υ河水的粘滞系数。

4.据权利要求3所述的古代河流沉积的原始河道比降分析方法，其特征在于，所述步骤d中沉积物的临界启动应力τ_*的计算公式如下：

式中，R_p为满岸水深条件下沉积物的颗粒雷诺数。

5.据权利要求4所述的古代河流沉积的原始河道比降分析方法，其特征在于，所述步骤e中河床临界水流速度U_*的计算公式如下：

式中，τ_*为沉积物的临界启动应力；ρ为河水密度。

6.据权利要求5所述的古代河流沉积的原始河道比降分析方法，其特征在于，所述步骤f中河道横截面水流平均速度U的计算公式如下：

式中，U_*为河床临界水流速度；χ为爱因斯坦校正系数；H_bf为河道满岸深度；k_s为河床粗糙系数。

7.据权利要求6所述的古代河流沉积的原始河道比降分析方法，其特征在于，所述步骤g中原始河道比降J的计算公式如下：

式中，n为曼宁系数；U为河道横截面水流平均流速；H_bf为河道满岸深度。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述古代河流沉积的原始河道比降分析方法的分析装置，包括：

第一处理单元，用于选取保存完整的河道，测量河床上的沉积物密度、沉积物粒度中值、河水密度以及河道满岸深度；

第二处理单元，用于基于所述步骤a中的沉积物密度和河水密度，计算沉积物有效相对密度；

第三处理单元，用于基于所述步骤b中的沉积物有效相对密度以及所述步骤a中的沉积物粒度中值，计算满岸水深条件下沉积物的颗粒雷诺数；

第四处理单元，用于基于所述步骤c中的满岸水深条件下沉积物的颗粒雷诺数，计算沉积物的临界启动应力；

第五处理单元，用于基于所述步骤d中的沉积物的临界启动应力，计算河床临界水流速度；

第六处理单元，用于基于所述步骤e中的河床临界水流速度以及所述步骤a中的河道满岸深度，计算河道横截面水流平均速度；

第七处理单元，用于基于所述步骤f中的河道横截面水流平均速度以及所述步骤a中的河道满岸深度，计算原始河道比降。